專利名稱：?jiǎn)卧教菪侮帢O表面處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于真空技術(shù)中物理氣相沉積(PVD)技術(shù)范疇，可以將靶材(一元單質(zhì)、多元單質(zhì)或化合物)鍍覆于基體(原材料或工件)表面或滲透于其中。
已有的PVD技術(shù)有蒸發(fā)、濺射、離子鍍、束流(離子束或分子束)沉積幾種。它們均為鍍覆技術(shù)，不能解決滲入的問題，因而表面改性層牢固度不好，也不能對(duì)基體本身起強(qiáng)化作用。
已有的滲入技術(shù)有傳統(tǒng)的擴(kuò)滲技術(shù)以及后來的激光熔覆、離子注入、等離子體處理幾種。擴(kuò)滲技術(shù)污染環(huán)境，靶材消耗大，滲入深度較淺；激光熔覆技術(shù)設(shè)備復(fù)雜，成本高，表面處理溫度達(dá)到基體熔點(diǎn)，影響表面精度；離子注入技術(shù)設(shè)備龐大，成本昂貴，適用的靶材種類少，滲入深度淺；等離子體處理技術(shù)所用靶材為氣體化合物，限制了靶源的供給效果和滲入深度的進(jìn)一步提高，而且由于在高氣體壓強(qiáng)下工作，帶來一些副作用。
另有，美國(guó)專利US4520268(Method and apparatus for introducing normally solid materials into substrate surfaces)，實(shí)質(zhì)上為PVD技術(shù)的延伸，并有一定的等離子體處理作用，因而設(shè)備結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，效果低，滲速慢。中國(guó)專利CD85106757“強(qiáng)光離子滲金屬裝置及其方法”為等離子體處理技術(shù)的變種，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、滲速較快的優(yōu)點(diǎn)，但工藝穩(wěn)定性差，滲層不均勻，能源利用率較低。
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝穩(wěn)定、滲層重復(fù)性好、能源分配合理、滲速快，因而便于產(chǎn)業(yè)化的設(shè)備。此外，根據(jù)用戶的不同需求，既可以對(duì)基體表層滲，又可以鍍或者滲鍍結(jié)合，是一種三用設(shè)備。
實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)見附


圖1，它包括真空容器1、通真空泵的抽氣口4、充氬氣的充氣口5，在真空容器1的本底真空度為0.1－1Pa，工作時(shí)充氬氣壓強(qiáng)1－50Pa。所用真空泵、真空計(jì)可按此范圍以市售常規(guī)真空設(shè)備配置。容器壁有通水冷卻夾層。封閉空間形式的陽極2用不銹鋼板制成，內(nèi)外表均良好拋光。其上有少量孔作為氣流通道，每孔外緣離開一定距離處均中有比孔徑大一些的屏蔽圓板(用不銹鋼制成，內(nèi)外面拋光)。封閉空間形式的陰極3表面由靶材構(gòu)成。陰極的整體形狀為待處理基體形狀的相似形。陰極內(nèi)側(cè)分割成單元(附圖2)，單元的線性尺寸(單位cm)為(20－400)／P，式中P為氬氣壓強(qiáng)(單位Pa)，單元格按尺寸大小的順序形成1到3層梯形布置，單元之間有相互連通的間隙，外壁上有少量孔作為氣流通道和電場(chǎng)通道。陽極2、陰極3均做成可拆開的結(jié)構(gòu)，以便能更換基體6。抽氣口4通真空泵，其間接有真空閥門，控制閥門的開閉程度可調(diào)節(jié)容器內(nèi)的工作氣壓。充氣口5是工作時(shí)充氬氣的入口，接有調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)。待處理基體6附有熱電偶溫度計(jì)。
工作時(shí)先由抽氣口4抽本底真空到0.1－1Pa，然后由充氣口5充氬氣，控制調(diào)節(jié)閥和真空閥使氣壓為1－50Pa。在陽極2、陰極3之間加300－500V直流電壓，同時(shí)容器壁通水冷卻?？刂茪怏w放電功率使基體溫度與通常的等離子體處理技術(shù)相似(視基體材料的不同而不同)，維持?jǐn)?shù)小時(shí)，可使靶材滲入基體表層。如需對(duì)基體表面鍍覆，則應(yīng)降低放電功率。如需滲鍍結(jié)合則先大功率工作一段時(shí)間，再小功率工作。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)1、滲層深，如鉬滲入碳鋼可達(dá)毫米級(jí)。
2、靶材與基體處于不同強(qiáng)度的放電區(qū)，使工作參量合理優(yōu)化，不但能源利用率高，且處理效率高。
3、工藝穩(wěn)定，滲層均勻且重復(fù)性好。
4、適用于各種形狀的基體。
權(quán)利要求1.一種單元式梯形陰極表面處理裝置，它包括真空容器(1)、通真空泵的抽氣口(4)、充氬氣的充氣口(5)，在真空容器(1)內(nèi)設(shè)置有陽極(2)、陰極(3)以及待處理基體(6)，其特征在于a、陽極(2)為封閉空間的形式，b、陰極(3)處于陽極空間內(nèi)，在整體上圍成封閉空間的形式，c、待處理基體(6)處于陰極空間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于陽極(2)壁上有少量孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于陰極(3)表面由靶材構(gòu)成，外壁上有少量孔，壁內(nèi)側(cè)分割成單元，單元的線性尺寸(單位cm)為(20－400)／P，式中P為氬氣壓強(qiáng)(單位Pa)，單元格按尺寸大小的順序形成1到3層梯形布置，單元之間有相互連通的間隙。
專利摘要本實(shí)用新型屬于一種基體表面滲(或鍍)的物理氣相沉積裝置，屬于真空技術(shù)中物理氣相沉積(PVD)技術(shù)范疇。其特征在于采用單元式梯形陰極結(jié)構(gòu)，在低壓氣體環(huán)境下形成不均勻強(qiáng)放電場(chǎng)，激發(fā)離子束、電子束、活化的原子束，三者復(fù)合作用在基體表面上?？蓪胁腻兏灿诨w表面或滲透于其中，以改善基體表面的機(jī)械、物理、化學(xué)性能。
文檔編號(hào)C23C14/34GK2186248SQ94204199
公開日1994年12月28日 申請(qǐng)日期1994年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月16日
發(fā)明者高本輝, 王強(qiáng) 申請(qǐng)人:王強(qiáng)